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铝型材挤压模具寿命影响因素

2018-01-15

  随着国民经济的日益发展及节能减排的要求,铝型材作为一种轻量化材料在各行各业的应用日益广泛。近年来,铝型材型材,特别是超长、超宽整体型材作为一种性价比高的结构材料在高速列车车体中的应用逐渐增多。该种材料多采用挤压加工的方式进行生产,其中挤压模具对实现整个挤压过程有着重要的意义。

  影响模具寿命的因素很多,只有在理论和实践方面系统而深入地研究模具的工作条件,失效特性和原因,从模具设计、模具材质、热处理、加工、验收、制定合理挤压工艺、模具修理以及科学管理等全过程进行认真研究,才能真正找到提高模具寿命的途径。本文在实际生产实践中进行总结,提出了几点影响挤压模具寿命的因素。对这些因素进行有效的控制,才能大幅度提高挤压模具的使用寿命。

  合理设计挤压模具

  挤压模具的设计是影响其寿命的首要因素,一个设计合理的模具可最大限度的增加模具的使用寿命。合理设计模具包括设计理论和设计方法的选择,结构设计计算,确定尺寸,校核强度和选择材质,以及经济技术指标的评价等。模具设计是介于机械加工与压力加工之间的一种工艺性设计,除了遵循机械设计原则外尚需考虑热挤压条件下各种工艺因素:如产品的断面形状和在模子断面上的合理摆放,金属的均匀流动,模子可能发生的变形情况,挤压合金,挤压机能力,挤压筒规格,铸锭形状及尺寸,残料分离情况,以及如何保证模具强度(这里牵涉到模具的配套与组装),产品出模孔的冷却方式如水冷、风冷、氮冷和牵引情况等。

  热处理及表面处理

  热处理工艺对模具钢的综合性能有很大的影响。对于4Cr5MoSiV1钢,经淬火、回火后硬度要求达到HRC48-52。其工艺如下:在820℃预热模具,保温时间为1.5-1.8 min/mm,然后升温至1050℃,保温时间为0.5-0.8 min/mm;固溶后油淬,再回火处理,在580-600℃保温时间为2-2.5min/mm,然后空冷。对于要求内应力保持在最低水平且精度高的模具应进行二次回火[13]。目前主要采用形变热处理和真空热处理等新工艺来提高模具钢的强度、表面硬度、疲劳强度和高温强度等。真空热处理的优点是:模具受热均匀,热处理变形只是常规热处理的1/3-1/5;抑制了表面氧化脱碳程度,模具表面清洁,提高了耐磨性和抗疲劳强度。所以真空热处理后模具使用寿命可提高30%-50%[2]。同时,为了提高模具的工作表面质量,改善其热硬性和耐热磨性,开发了很多表面强化处理方法,如表面激光处理、表面化学处理、气体软氮化处理和离子氮化处理,模具表面渗氮、渗硼、渗硅、渗铬,用电弧等离子或火焰喷涂上ZrO2、Al2O3、WC、TiC等[14-16]。特别是近年来发明的气体软氮化法获得了广泛的应用,模子寿命可提高2-3倍。

  模具的修理

  在铝型材挤压生产中,模具是保证挤压产品的形状、尺寸精度和表面质量的关键工具,也是提高产品产量、劳动生产率、成品率、扩大品种、降低生产成本的主要因素之一。由于影响模具质量的因素非常复杂,要设计和制造出完美无缺、完全符合工艺要求的模具,实际上是不可能的。在实际生产中,为了减少挤压制品因模具质量而出现的各种缺陷(弯曲、扭拧、扩口、并口、波浪、尺寸超公差、表面裂纹或撕裂、平直度超标准、焊合不良、不成形或堵模及各模孔流速差过大等)以保证获得符合技术条件要求的产品,必须在挤压现场对模具进行边试挤边修理。


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